農村供水安全預警模糊綜合評價研究

金 麗 ，冷曼曼 ，李慶國 ，李 斌

（1.山東省水利科學研究院，250013，濟南；2.濟南大學資源與環境學院，250022，濟南；3.中國水利水電科學研究院，100048，北京）

農村供水安全預警是指在農村地區，綜合考慮自然因素和社會因素對農村供水，尤其是對供水安全問題的影響，通過對農村供水安全進行定性和定量的分析評價，對供水狀況的發展情況進行預測，以給出各種警告信息，便于人們作出相應的防范以及補救措施。本文以青島市為例，在了解該地區農村飲用水供水現狀的基礎上，綜合國內外相關研究，針對山東省農村供水實際情況提出了較為綜合與合理的供水安全預警評價指標體系及分級標準，并利用模糊綜合評價模型，對研究區現狀供水安全進行預警評價，可為區域供水安全的保障及發展提供決策支持。

一、農村供水安全預警評價的理論方法

1.農村供水安全預警指標體系

預警指標通常由警情指標、警源指標以及警兆指標構成。本次研究，供水安全預警指標體系的建立主要是：對山東農村地區供水的現狀情況進行分析和評價，歸納山東地區農村供水安全的影響因素，確定警源情況。影響因素主要包括自然因素，如降水、地質地貌等；社會因素，包括經濟的發展情況以及村民的飲水安全意識等；技術因素，由于技術薄弱導致的規劃不合理以及管理不完善等。在此基礎上，建立預警評價指標體系，包括警源所造成后果的嚴重性和警兆水平2個二級指標，還包括10個三級指標（見圖1）。

2.預警評價的分級標準

為了采取合理、有效的措施來應對不同的預警信息，需對預警信息進行分級。預警級別的劃分依據主要是警源所造成后果的可能性大小以及造成后果的嚴重與否。對預警信息進行分級的意義是針對可能出現的后果制備合理的應急方案，這樣既能有效預防，也能減少預防措施的費用。對警源造成后果的嚴重性U1和警兆水平U2的分級標準見表1。農村飲水安全工程供水安全預警U分級標準見圖2。

圖2中5種預警級別的特征：無警是指供水系統的功能完善，未遭受損害，具有強大的自我恢復能力，供水災害發生的概率較小、災害發生帶來后果的嚴重性較小且易于控制；輕警是指供水系統功能基本完善，遭受到一定的破壞，但結構還保持完整，偶爾會發生供水災害；中警是指供水系統功能開始退化，但結構還保持完整，受到損害后能夠自動修復，會發生危害較輕的供水災害；輕重警是指供水系統的結構遭受破壞，功能退化嚴重，自我恢復能力喪失，供水災害的危害加重；重警是指已經失去了供水功能，供水災害發生的頻率加大，危害性加大。供水安全預警評價指標體系中指標警限的劃分要結合國家和地區的標準，通過對不同區域的比較和已有資料的分析，并參考相關的預警研究成果來確定。

3.農村供水安全預警模糊綜合評價模型

供水安全預警的評價指標大多是定性的，可采用專家打分的方法對指標進行量化。設專家依據指標標準特征值矩陣打分，打分標準一般可取1～5分。根據專家對該工程的m項定性指標的評價分數，并綜合專家評價得到各指標值向量X：

圖1 農村供水安全預警評價指標體系

表1 警源造成后果的嚴重性U1和警兆水平U2的分級標準

圖2 農村飲水安全工程供水預警等級分區矩陣

對于農村供水安全預警評價對象u的評價，則需要一定的評價標準，本次研究內容的評價標準選為供水安全預警指標分級標準。那么，評價標準指標值矩陣可以表示為：

式中，i為指標數，i＝ 1，2，…，m；h為級別數，h＝ 1，2，…，c。 通常yih是一個區間[a，b]。

參考模糊可變集合理論方法，我們給出農村飲水安全工程供水安全預警模糊綜合評價模型：

二、青島市農村供水安全預警評價

1.研究區概況

近年，青島市各級政府部門積極推進農村飲水安全工程建設，改善飲用水水質。2005—2006年，青島市投資3.55億元，實施了村村通自來水工程，全市農村通自來水率高達95%，解決了138萬人的用水難問題；2007年投資0.82億元，開展除氟改水工程；2005—2009年投資2.4億元，修建集中供水工程57處。

表2 農村飲水安全工程供水預警評價指標分級標準

2.農村供水安全預警評價

利用指標量化方法對農村供水不安全因素發生的后果進行評級。根據警源的內因以及處理措施等因素，確定農村供水不安全事件發生的概率。專家應在考慮警情發生的可能性的前提下，對警兆水平進行分析。對U1和U2各個分項指標的打分值及打分依據見表2。

根據表2數據，以指標值向量U1與U2采用本文建立的農村飲水安全工程供水安全預警模糊綜合評價模型，分別計算出U1與U2的級別隸屬度：

根據級別特征值公式，計算級別特征值H：

式中，H為級別，ROUND[]為四舍五入的取整函數。則可以求出警源造成后果的嚴重性U1與警兆水平U2的評價結果：

評價結果表明：警源造成后果的嚴重性U1的預警級別為“較大”，警兆水平U2的預警級別為“一般”。由圖2可知，青島市農村飲水安全工程供水安全預警等級為中警。

三、結 語

利用農村供水安全預警模糊綜合評價模型對青島農村地區進行供水安全預警評價，結果顯示青島市農村飲水安全工程供水安全預警等級為中警。這是由于水源地保護工作落后、政策及法規不完善以及運行管理技術力量薄弱等不安全因素所致，為此青島市在農村飲用水方面作出了很多努力，也取得了許多成就，使農村飲水條件不斷得到改善。但是，青島農村地區飲水工程仍存在許多安全隱患，主要體現在：供水工程落后，供水的保障性過低；管理體制不完善，用水費用難以收繳，又加上農村資金補助少，農村供水工程缺乏自我更新改造能力，導致工程供水功能衰退；工程成本過低和管理不完善，導致飲用水水質不達標等。因此，各級政府部門應該加強對水源地的保護工作，完善相應的法律法規，積極推進技術創新以提高供水質量和保證率，避免供水災害的發生。

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